JP2023076104A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子は、下方から上方に向かって順に、第1活性層を有する第1発光部と、トンネル接合部と、第2活性層を有する第2発光部とを備える。第1活性層は、複数の第1井戸層と、複数の第1井戸層のうち隣り合う第1井戸層間に位置する第1障壁層とを有する。第2活性層は、複数の第2井戸層と、複数の第2井戸層のうち隣り合う第2井戸層間に位置する第2障壁層とを有する。第2障壁層は、n型不純物とガリウムとを含み、第1障壁層のn型不純物濃度よりも高いn型不純物濃度を有する窒化物半導体層である。第2障壁層におけるn型不純物濃度のピークは、第1発光部側にある。
【選択図】図1
Description
発光素子1は、基板10と、半導体構造体20と、p側電極11と、n側電極12とを有する。
図2に示すように、第1活性層60は、複数の第1井戸層61と、少なくとも1つの第1障壁層65とを有する。第1活性層60は、例えば、3以上の第1井戸層61と、2以上の第1障壁層65とを有する。第1活性層60は、例えば、7層の第1井戸層61と、6層の第1障壁層65とを有することができる。それぞれの第1障壁層65は、複数の第1井戸層61のうち隣り合う第1井戸層61間に位置する。さらに、第1活性層60は、第1活性層60において最も下方に位置する第4障壁層63と、第1活性層60において最も上方に位置する第5障壁層64とを有することができる。複数の第1障壁層65のうちの最も下方に位置する第1障壁層65と、第4障壁層63との間に、第1井戸層61が配置されている。複数の第1障壁層65のうちの最も上方に位置する第1障壁層65と、第5障壁層64との間に第1井戸層61が配置されている。第4障壁層63と第5障壁層64との間において、第1井戸層61と第1障壁層65とが交互に配置されている。
図3に示すように、第2活性層80は、複数の第2井戸層81と、少なくとも1つの第2障壁層82とを有する。第2活性層80は、例えば、3以上の第2井戸層81と、2以上の第2障壁層82とを有する。第2活性層80は、例えば、7層の第2井戸層81と、6層の第2障壁層82とを有することができる。それぞれの第2障壁層82は、複数の第2井戸層81のうち隣り合う第2井戸層81間に位置する。
基板10はサファイア基板である。
n側窒化物半導体層41は、n型不純物としてシリコンを含む。n側窒化物半導体層41のシリコン濃度は、約1×1019cm-3である。なお、n側窒化物半導体層41のシリコン濃度とは、n側窒化物半導体層41におけるシリコン濃度のうち、最も高いシリコン濃度である。n側窒化物半導体層41の厚さは、約5μmである。
第1超格子層50は、20層のアンドープのInGaN層と、20層のアンドープのGaN層とを有する。第1超格子層50において、最も下方(最下層)にGaN層が位置し、最も上方(最上層)にInGaN層が位置する。最下層のGaN層から最上層のInGaN層に向かって、GaN層とInGaN層とが交互に配置されている。InGaN層におけるIn組成比は、約7%である。InGaN層の厚さは、約1nmである。GaN層の厚さは、約2nmである。
第1活性層60は、7層の第1井戸層61と、6層の第1障壁層65とを有する。さらに、第1活性層60は、第1活性層60において最も下方に位置する第4障壁層63と、第1活性層60において最も上方に位置する第5障壁層64とを有する。第1井戸層61は、アンドープのInGaN層である。第1井戸層61におけるIn組成比は、約15%である。第1井戸層61の厚さは約3.5nmである。第1障壁層65は、アンドープのGaN層である。第1障壁層65の厚さは、約4nmである。第4障壁層63は、第1超格子層50側から順に、シリコンがドープされたInGaN層と、アンドープのGaN層とを含む。第4障壁層63の厚さは、約3.5nmである。第5障壁層64は、アンドープのGaN層である。第5障壁層64の厚さは、約4nmである。
第1p側窒化物半導体層42は、p型不純物としてマグネシウムを含む。第1p側窒化物半導体層42のマグネシウム濃度は、約5×1020cm-3である。なお、第1p側窒化物半導体層42のマグネシウム濃度とは、第1p側窒化物半導体層42におけるマグネシウム濃度のうち、最も高いマグネシウム濃度である。第1p側窒化物半導体層42の厚さは、約80nmである。
トンネル接合部30は、第1p側窒化物半導体層42側から順に、マグネシウムがドープされたp型GaN層と、シリコンがドープされたn型GaN層とを含む。n型GaN層のシリコン濃度は、約5×1020cm-3である。n型GaN層の厚さは、約150nmである。
第2超格子層70は、20層のシリコンがドープされたInGaN層と、20層のシリコンがドープされたGaN層とを有する。第2超格子層70において、最も下方(最下層)にGaN層が位置し、最も上方(最上層)にInGaN層が位置する。最下層のGaN層から最上層のInGaN層に向かって、GaN層とInGaN層とが交互に配置されている。InGaN層におけるIn組成比は、約7%である。InGaN層の厚さは、約1nmである。GaN層の厚さは、約2nmである。InGaN層及びGaN層のシリコン濃度は、約1×1019cm-3である。
第2活性層80は、7層の第2井戸層81と、6層の第2障壁層82とを有する。さらに、第2活性層80は、第2活性層80において最も下方に位置する第6障壁層83と、第2活性層80において最も上方に位置する第3障壁層84とを有する。第2井戸層81は、アンドープのInGaN層である。第2井戸層81におけるIn組成比は、約15%である。第2井戸層81の厚さは約3.5nmである。第2障壁層82は、第1層82aと第2層82bとを有する。第1層82aは、シリコンがドープされたGaN層である。第2層82bは、アンドープのGaN層である。第6障壁層83は、第2超格子層70側から順に、シリコンがドープされたInGaN層と、アンドープのGaN層とを含む。第6障壁層83の厚さは、約3.5nmである。第3障壁層84は、アンドープのGaN層である。第3障壁層84の厚さは、約4nmである。
第2p側窒化物半導体層43は、p型不純物としてマグネシウムを含む。第2p側窒化物半導体層43のマグネシウム濃度は、約5×1020cm-3である。なお、第2p側窒化物半導体層43のマグネシウム濃度とは、第2p側窒化物半導体層43におけるマグネシウム濃度のうち、最も高いマグネシウム濃度である。第2p側窒化物半導体層43の厚さは、約100nmである。
Claims (8)
- 下方から上方に向かって順に、第1活性層を有する第1発光部と、トンネル接合部と、第2活性層を有する第2発光部とを備え、
前記第1活性層は、複数の第1井戸層と、前記複数の第1井戸層のうち隣り合う第1井戸層間に位置し、前記第1井戸層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する第1障壁層とを有し、
前記第2活性層は、複数の第2井戸層と、前記複数の第2井戸層のうち隣り合う第2井戸層間に位置し、前記第2井戸層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する第2障壁層とを有し、
前記第2障壁層は、n型不純物とガリウムとを含み、前記第1障壁層のn型不純物濃度よりも高いn型不純物濃度を有する窒化物半導体層であり、
前記第2障壁層におけるn型不純物濃度のピークは、前記第1発光部側にある発光素子。 - 前記第2障壁層は、第1発光部側から順に、第1層と、第2層とを有し、
前記第2障壁層におけるn型不純物濃度のピークは、前記第1層に位置し、
前記第1層の厚さは、前記第2障壁層の厚さの10%以上50%以下である請求項1に記載の発光素子。 - 前記第1層の厚さは、0.5nm以上2nm以下である請求項2に記載の発光素子。
- 前記トンネル接合部は、n型不純物を含む窒化物半導体層を含み、
前記第1層のn型不純物濃度は、前記トンネル接合部のn型不純物濃度よりも低い請求項2または3に記載の発光素子。 - 前記第1層のn型不純物濃度は、2×1018cm-3以上5×1018cm-3以下である請求項2~4のいずれか1つに記載の発光素子。
- 前記第2障壁層は、前記第1層よりも前記第1発光部側に位置する第3層をさらに有し、
前記第2層のn型不純物濃度及び前記第3層のn型不純物濃度は、前記第1層のn型不純物濃度よりも低い請求項2~5のいずれか1つに記載の発光素子。 - 前記第2活性層は、3以上の前記第2井戸層と、2以上の前記第2障壁層とを有し、
すべての前記第2障壁層におけるn型不純物濃度のピークは、前記第1発光部側にある請求項1~6のいずれか1つに記載の発光素子。 - 前記第2活性層は、前記第2活性層において最も上方に位置する第3障壁層をさらに有し、
前記第3障壁層のn型不純物濃度は、前記第2障壁層におけるn型不純物濃度よりも低い請求項1~7のいずれか1つに記載の発光素子。
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